FUVEST 2002 - 2ª Fase - Etapa

física 6Questão 8Um selecionador eletrostático de células biológicasproduz, a partir da extremidade deum funil, um jato de gotas com velocidadeV 0y constante. As gotas, contendo as célulasque se quer separar, são eletrizadas. As célulasselecionadas, do tipo K, em gotas de massaM e eletrizadas com carga −Q, são desviadaspor um campo elétrico uniforme E, criadopor duas placas paralelas carregadas, decomprimento L 0 . Essas células são recolhidasno recipiente colocado em P K , como na figura.Para as gotas contendo células do tipo K, utilizandoem suas respostas apenas Q, M, E,L 0 ,He V 0y determine:Para esse novo projeto, determine:a) O número N de lâmpadas a serem utilizadas.b) A potência adicional P A , em watts, a serconsumida pelo novo conjunto de lâmpadas,em relação à que seria consumida no projetoinicial.Respostaa) De acordo com o gráfico da luminosidade versustensão, operando com 127 V, cada lâmpadafornece 750 m. As 80 lâmpadas fornecem, portanto,80 ⋅ 750 = 60 000 m. Para 110 V cada lâmpadafornece 500 m, ou seja, o número N delâmpadas necessárias para se obter a mesma luminosidadeé dado por:60 000N = ⇒ N = 120 lâmpadas500b) Do gráfico de potência versus tensão, operandocom 127 V, cada lâmpada consome 75 W, ouseja, a potência total consumida é Pi = 80 ⋅ 75 == 6 000 W. Para 110 V, cada lâmpada consome60 W, ou seja, o consumo total passa a ser P f == 120 ⋅ 60 = 7 200 W. Assim a potência adicionalP A é dada por:PA = Pf − Pi= 7 200 − 6 000 ⇒ PA = 1 200 WObs.: a rigor lúmen (m) é a unidade de fluxo luminoso.a) A aceleração horizontal A x dessas gotas,quando elas estão entre as placas.b) A componente horizontal V x da velocidadecom que essas gotas saem, no ponto A, da regiãoentre as placas.c) A distância D K , indicada no esquema, quecaracteriza a posição em que essas gotas devemser recolhidas.(Nas condições dadas, os efeitos gravitacionaispodem ser desprezados).